day02 - 云计算解决方案02

本章内容：

       (一）计算虚拟化
     （二）内存拟化
     （三）存储虚拟化

 (一）计算虚拟化

经典计算虚拟化解决方案：特权解除、陷入-模拟

• 存储空间分用户态和内核态，区分权限，相互独立，用户态供用户使用，内核态供操作系统使用
• 给虚拟机的是用户态的权限，有部分权限不允许被拥有
• 非敏感指令时直接和CPU通信，发送特权和敏感指令时陷入到虚拟化解释器，由虚拟化解释器模拟
• x86系统架构用户态有19敏感指令，直接执行可能影响其他虚拟机，造成隔离性差。传统虚拟化技术的VM往下发这些指令的不报错，特权指令被VMM层捕捉并执行
• 当A下发特权指令时，被VMM捕捉，VMM陷入特权状态去执行特权指令

解决方法：

      

• 全虚拟化：不管是否为特权指令，全部指令经过VMM，VMM进行虚拟机下发指令的筛选，一旦发现特权指令，进行陷入模拟。 
  • 缺点：消耗VMM资源，效率低

• 半虚拟化：修改操作系统内核，只有特权指令才经过VMM层，此时 才陷入模拟
  • 优点：性能接近物理机
  • 缺点：

1. 需要修改操作系统的源代码
2. 依赖虚拟化层（与虚拟化层的强绑定关系），不利于技术的推广

• 硬件辅助虚拟化（改变硬件， 未来主流解决方式 ）：所有的指令不经过VMM直接下发到底层硬件，底层硬件接收到特权指令时向VMM通信，VMM进行陷入模拟，需要在BIOS里把VT打开。

（二）内存虚拟化：

在多任务系统下不允许不同进程之间相互修改数据，以保障数据安全，操作系统内因此出现了MMU（内存映射表）自动进行为偏移的计算以保护内存数据。但因此也大大降低了性能。

（三）存储虚拟化：

存储虚拟化的目的：将不同的存储设备格式化，以屏蔽不同的硬件差异，统一管理

• 块设备 ：所有的硬盘都属于块设备的一种，块管理工具进行数据的读写

• 文件系统：对物理设备进行格式化和管理，负责数据的读写和保护，保证数据的一致性，保证受保护的数据块不被其它程序误写或者误读

虚拟化存储（本质上也是一个文件）：

• SAN存储
  • IP SAN
  • FC SAN
  • Server SAN

非虚拟化存储（本质上是一个块设备）：

• 裸设备+ 逻辑卷：虚拟机的虚拟磁盘对应块设备，通过映射将空间分配给主机使用，在虚拟机看来就是一块磁盘。这中方式不支持热迁移

• 裸设备+逻辑卷：虚拟机的磁盘文件对应块设备

1. 非虚拟化存储：直接在磁盘上分配空间给VM实用，本质上是一个块设备，即所谓的逻辑卷，不支持存储热迁移

• 主机存储虚拟化 + 文件系统

1. 虚拟化的文件存储实质上是一个文件，即可支持热迁移。

• 存储设备虚拟化：通过远端存储设备管理并存储数据,
• 经文件系统抽象，统一格式，屏蔽底层硬件差异，向系统层提供统一的形式，对下层硬件进行操作 文件系统进行磁盘（块设备）管理，所以文件系统建立在块设备之上

Linux 下的盘片的表示方式:sdnx

• n :表示第n块硬盘
• x:表示第几个分区

小结：